直流电路课件PPT资料.ppt

1、时序电路（21）存储器和可编程器件（存储器和可编程器件（22）、模数转换（）、模数转换（23）、现代通信技术）、现代通信技术（24）下册下册下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电工技术电工技术电工技术电工技术二、电工电子技术的发展与应用二、电工电子技术的发展与应用现状容量大型化容量大型化器件小型化器件小型化功率电子技术功率电子技术微电子技术微电子技术设计自动化设计自动化EDAEDA 技术技术1785 年，库仑确定电荷间的作用力；年，库仑确定电荷间的作用力；1826 年，欧姆提出“欧姆定律”；年，欧姆提出“欧姆定律”；1831 年，法拉第发现电磁感应现象；年，法拉第发现电磁

2、感应现象；1834 年，雅可比造出第一台电动机；年，雅可比造出第一台电动机；1864 年，麦克斯韦提出电磁波理论；年，麦克斯韦提出电磁波理论；1895 年，马可尼和波波夫实现第一次无线电通信；年，马可尼和波波夫实现第一次无线电通信；1904 年，弗莱明发明第一只电子管（二极管）；年，弗莱明发明第一只电子管（二极管）；1946 年，诞生第一台电子计算机；年，诞生第一台电子计算机；1947 年，贝尔实验室发明第一只晶体管；年，贝尔实验室发明第一只晶体管；1958 年，德克萨斯公司发明第一块集成电路。年，德克萨斯公司发明第一块集成电路。：发 展快速发展快速发展原因原因电能电能易转换易转换易传输易传输

3、易控制易控制下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电工技术电工技术电工技术电工技术 计算机检测控制系统原理框计算机检测控制系统原理框图图微机传感器伺服机构模拟信号处理功率放大模数转换数模转换数字接口数字接口 被 测 控 对 象干扰、噪声、漂移、非线性电工电子技术的典型应用电工电子技术的典型应用模拟电模拟电子技术子技术数字电数字电子技术子技术电机电机下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电工技术电工技术电工技术电工技术三、三、如何学好电工电子技术如何学好电工电子技术课程特点：内容多且广、学时相对少课程特点：内容多且广、学时相对少1 1、注意掌握“三基”、注

4、意掌握“三基”：2 2、注重综合分析与设计、注重综合分析与设计 注重工程化素质培养注重工程化素质培养基本原理、基本分析方法、基本应用基本原理、基本分析方法、基本应用3 3、提高学习效率、培养自学能力、提高学习效率、培养自学能力课堂、答疑、作业、自学、讨论、实验课堂、答疑、作业、自学、讨论、实验 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.1 电路的作用和组成1.3 电路的状态1.2 电路的基本物理量1.4 电路中的参考方向1.5 理想电路元件1.6 基尔霍夫定律1.7 支路电流法1.8 叠加定理1.9 等效电源定理1.10 非线性电阻电路教学基本要求教学基本要求分析与思考题分析与思考题

5、练习题练习题第 1 章 直 流 电 路返回主页返回主页 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路教学基本要求 1.了解电路的作用和组成。2.理解电路基本物理量的意义。3.了解电路的通路、开路和短路状态。理解额定值、功率平衡的概念。4.理解参考方向和关联参考方向的意义。5.了解电路模型的概念。理解理想电阻元件耗能、理想电压源的恒压和理想电流源的恒流特性。6.理解电路的基尔霍夫定律。7.掌握用支路电流法、叠加定理和等效电源定理分析电路的方法。8.了解非线性电阻元件的伏安特性及静态和动态电阻的概念。了解非线性电阻电路图解分析法。返回返回 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路电源1

6、.1 电路的作用和组成电路电流流通的路径。返 回返 回下一页下一页上一页上一页下一节下一节US 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路电路的作用返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电工技术电工技术电工技术电工技术电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用 （1）（1）实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转换 换 换 换 （2）（2）实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒发电机发电机升压升压变压器变压器降压

7、降压变压器变压器电灯电灯电动机电电动机电炉炉.输电线输电线t t1 1：热端：热端t t2 2：冷端冷端冷端冷端mVt1t2热电偶热电偶）（）（21tftfEt 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路电路的组成返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节E电源：E将非电形态的能量转化为电能的供电设备。负载：将电能转化为非电形态的能量的用电设备。中间环节：传递、分配和控制电能传递、分配和控制电能 简单照明电路简单照明电路 内电路 外电路电路：又称电网络，简称网络。分二端网络、三端网络、四端网络等，或无源网络和有源网络。还可称系统。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.2

8、电路的基本物理量1.电流2.电位单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。tQI tqidd 单位：安 培（A）电流方向：规定为正电荷运动的方向。内电路：电源负极正极外电路：电源正极负极+-I 电场力将单位正电荷从电路某一点移至参考点消耗的电能。用 V 表示。单位：伏 特 （V）。参考点也称接地，用 表示，其电位为零。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路当电源有一个极接地时，省略电源，用不接地极的电位代替之。a20 6 E290V E1140V5-+b-90V20 5+140V6 ab电源简化画法：返回返回下一页下一页上一页上一

9、页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路4.电动势3.电压EI+-电场力将单位正电荷从电路某一点移至另一点消耗的电能。用 U 表示。电压：两点的电位差。如 Uab=Va-Vb 某点电位：该点与参考点的电压。即 Va=Va-Vo=Uao电压方向：规定高电位低电位，即电位降低方向。+-USUL 电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源的负极移至正极所转换而来的电能。用 E 表示。电动势方向：电源负极正极，即电位升高方向。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路5.功率返回返回下一页下一页上一页

10、上一页下一节下一节上一节上一节单位时间所转换的电能。用 P 表示。瓦 特 （W）。电源产生的电功率：PE=EIEI+-+-USUL电源输出的电功率：PS=USI负载消耗（取用）的电功率：PL=ULI6.电能时间 t 内所转换的电功率。W=P t单位：焦 耳 （J）。工程上用千瓦时（kWh），），1 kWh=3.6106J。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.3 电路的状态（一）通路返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节EUSUL+_IS电路的状态 通路电源的状态 有载额定值：电气设备工作时，其电压、电流和功率均有一定限额，表示了电气设备的正常工作条件和工作能力

11、。通路通路功率平衡：PE=PL欠载（轻载）：I IN，P IN，P PN （设备易损坏）额定工作状态：I=IN，P=PN （经济合理安全可靠）第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（二）开路开路：某部分电路与电源断开，该部分电路中没有 电流，亦无能量的输送和转换。S2S1开路的特点:开路开路I 0 P=0有源电路U 视电路而定返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（三）短路短路：某部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路。短路的特点:S2S1源短路电 短路短路

12、I 视电路而定有源电路U 0 P=0返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.4 电路中的参考方向 电流：正电荷定向移动方向电动势：低电位（“-”极性）高电位（“+”）电压：高电位（“+”极性）低电位（“-”）为便于分析和计算，规定：电位升高的方向电位降低的方向返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路参考方向 一种分析方法US+_ISR1R2I I 在复杂的直流电路中，电压和电流的实际方向往往是无法预知的，且可能是待求的；而在交流电路中，电压和电流的实际方向是随

13、时间不断变化的。这时给它们假定一个方向作为电路分析和计算时的参考，这些假定的方向称为参考方向或正方向，标注在电路图上。EIUIU 关联参考方向关联参考方向注意：取值有正有负。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.5 理想电路元件理想无源元件理想有源元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 由实际电路元件组成的电路称为电路实体。可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其主要物理性质的理想电路元件代替。用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电路模型。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路理想源电压

14、（一）理想有源元件入理想无源元件进理想流源电本身功耗忽略不计，只起产生电能的作用理想源元件的工作电两种状态返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路返回理想有源元件1.理想电压源（恒压源）特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电压源电压源 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路电压源：IREUUOS IRERU OOOSRUII 实际电源电动势与其内阻串联构成的一段电路。+-ERO+US-+-ERO+US-RI内阻 RO=0，即为恒压源电流源：定值电流与内阻并联构成的一段电路。IIRU SOISRO

15、+-UI内阻 RO=，即为恒流源ISRO+-UI返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路返回理想有源元件1.理想电压源（恒压源）特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节输出电压是由它本身确定的定值，与输出电流和外电路情况无关。输出电流不是定值，与输出电压和外电路情况有关。凡是与恒压源并联的元件电压为恒定电压。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路返回理想有源元件.理想电流源（恒流源）特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电流源电流源 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电

16、 路返回理想有源元件.理想电流源（恒流源）输出电流是由它本身确定的定值，与输出电压和外电路情况无关。输出电压不是定值，与输出电流和外电路情况有关。特点返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 凡是与恒流源串联的元件电流为恒定电流。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路3 理想有源元件的两种工作状态返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节电源：实际电流从电源电压的“+”极性端流出，产生电功率；+-UI负载：实际电流从电源电压的“+”极性端流入，消耗电功率。+-UI例：U1=9V，I=-1A，R=3。判断元件 1、2 分别是电源还是负载？12+-U1U2I

17、R12V9）1（312 URIU电流从元件 1 的电压 U1“+”端流入，故元件 1 为负载；电流从元件 2 的电压 U2“+”端流出，故元件 2 为电源。解：第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路实际电源的模型返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路理想阻元件电（阻）电（二）理想无源元件理想容元件电（容）电理想感元件电（感）电入理想有源元件进返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件返回返回下一页下一页上

18、一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义物理量关系实物 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义物理量关系实物R电路中消耗电能的元件是单一参数元件线性元件电阻电阻 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义物理量关系实物RR=u/i在直流电路中，R=U/I单位：欧姆（）uiP=UI=U2/R=RI2电阻电阻 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流

19、 电 路（二）理想无源元件返回理想无源元件1.理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义物理量关系实物 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（二）理想无源元件返回理想无源元件.理想电容元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路返回理想无源元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节（二）理想无源元件3 理想电感元件 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路 例 图示直流电路已知理想电压源的电压 US 3 V，理想电流源的电流 IS=3 A，电阻 R=1 。

20、求 （1）理想电压源的电流和理想电流源的电压；（2）讨论电路的功率平衡关系。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律，又分为：基尔霍夫定律电压基尔霍夫流定律电返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（一）基尔霍夫电流定律（KCL）返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节24a25 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路基尔霍夫电流定律的推广应用返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下

21、一节上一节上一节RCICRBIBIEBCE UCC可将 KCL 推广到电路中任何一个假定的闭合面。广义结点IC+IB-IE 0I=?I=02+_+_I5 1 1 5 6V12V 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路例 1 图示的部分电路中，已知 I1 3 A，I4 5 A，I5 8 A，试求 I2、I3和 I6。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（二）基尔霍夫电压定律（KVL）返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路基尔霍夫流定律电返回返回下一页

22、下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节选择环行方向电位升=电位降US1+U2 US2 U1 0R3I3I1US1+_I2R2US2+_+_+_U1U2R1 在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，同一瞬间电压的代数和等于零。即：u=0 ，在直流电路中 U=0，或 E=RI。正负号确定：沿环行方向，电位降为+，电位升为-；沿环行方向，E、I 的方向与环行方向相同为+，相反为-。US1+U2=US2+U1 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路基尔霍夫电压定律的推广应用基尔霍夫流定律电返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节E 或 US+_R+_UabI 可将 KVL

23、 推广应用于任何一个假想闭合的一段电路 RI U E 或 RI U US 0即：E=RI UU 与环行方向相同取+，相反取-。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路例例 已知：Us1=30V，Us2=80V，R1=10k，R2=20k，I1=3mA，I2=1mA，求：I3、U3，说明元件 3 是电源还是负载，校验功率平衡。3+-US1US2R1R2I1I2I3+-U3解：KCL：0321 III2mA3 IKVL：3111SUIRU 60V3 U电流从元件 3 的“+”流出，为电源。电流从 1“+”流入，为负载；电流从 2“+”流出，为电源。电源发出功率：W10200322S33 I

24、UIUP负载取用功率：W10200311S222211 IUIRIRP故功率平衡返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.7 支路电流法返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节R2E2E1+_R1R3+_（1）分析电路结构，确定支路数，选择各支路电流的参考方向。R3E1+_R1+_R2E2支路数为 b=3。I1I3I2（2）确定结点数，列出独立的结点电流方程式。ab结点 a：I1+I2-I3=0结点 b：-I1I2+I3=0 I1+I2-I3=0结点数为 n，则可列出 n-1 个独立的结点方程式。（3）确定余下

25、所需的方程式数，列出（b-n+1）个独立的回路电压方程式（也可以用网孔）。左网孔：R1 I1+R3I3=E1 右网孔：R2 I2+R3I3=E2（4）解联立方程式，求出各支路电流的数值。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路I6I2I4I3I5I1R4-US2+US1-US3+R5R3R1R6R2abcd例 1：写出所有独立的节点电流方程和回路电压方程。4 个结点，6 条支路，3 个网孔。0413 III0524 III0635 III0S2S1442211 UUIRIRIR0S2225566 UIRIRIR0554433S3 IRIRIRU返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一

26、节上一节上一节123 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路（1）应用 KCL 列（n-1）个结点电流方程支路数 b=6，要列 6 个方程。（2）应用 KVL 选网孔列回路电压方程（3）联立解出 IG 支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。例 2：对结点 a：I1 I2 IG=0对网孔 abda：IG RG I3 R3+I1 R1=0对结点 b：I3 I4+IG=0对结点 c：I2+I4 I=0对网孔 acba：I2 R2 I4 R4 IG RG=0对网孔 bcdb：I4 R4+I3 R3=E 试求检流计中的电流IG。RGadbcE

27、+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路例例 3：已知：US1、US2、R1、R2、R3、IS 求：I1、I2、I3解：2 个节点，4 条支路，但其中一个支路电流已知为 IS，故列 3个方程即可。I1I2I30321S IIII22112S1SIRIRUU 33222SIRIRU US1US2ISR1R2R3+-返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节注意：（1）当支路中含有恒流源时，若所选回路中不含恒流源，则有几条支路含有恒流源，可少列几个 KVL 方程。（2）若所选回

28、路中含恒流源，因恒流源两端的电压未知，有一个恒流源就出现一个未知电压，此情况下不可少列 KVL 方程。第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路1.8 叠加定理定理内容返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节US+_ISR1R2I1I2U2+_U1+_ 在含有多个电源的线性电路中，任一支路的电流和电压等于电路中各个电源分别单独作用时在该支路中产生的电流和电压的代数和。叠加定理只适用于线性电路 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路使用要领 1.当某一电源单独作用时，应令其他电源中 US 0，IS0，即应将其他理想电压源短路、其他理想电流源开路。返回返回下一页下一

29、页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路使用要领 2.叠加时，各个电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向与总电流和电压的参考方向一致时取正号，相反时取负号。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路使用要领 3.叠加定理只能用来分析和计算电流和电压，不能用来计算功率。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节若某电阻上电流 I=I+I则 P=RI2=R（I+I）2 R I2+R I2 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路 例 图示电路中已知 US 10 V

30、，IS 2 A，R1 4 ，R2 1 ，R3 5 ，R4 3 ，试用叠加原理求通过理想电压源的电流 I5和理想电流源两端的电压 U6。返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节US+_ISR1R2R3R4I1I2I4I3I5U6+_ 解理想电压源单独作用时：US+_R1R2R3R4I2I4I5U6+_UUIIIRRRRSS524123410103.254153UR IR I622441010131.75V4153 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节理想电流源单独作用时：RRIIIIIRRRR31524SS123

31、445221.61.250.35A4153 UR IR I622441 1.631.255.35VISR1R2R3R4I2I4I5U6+_ 例 图示电路中已知 US 10 V，IS 2 A，R1 4 ，R2 1 ，R3 5 ，R4 3 ，试用叠加原理求通过理想电压源的电流 I5和理想电流源两端的电压 U6。解US+_ISR1R2R3R4I1I2I4I3I5U6+_ 第 第 1 章 直 流 电 路章 直 流 电 路返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节二电源共同作用时：III5553.250.353.6AUUU6661.755.353.6V 例 图示电路中已知 US 10 V，IS 2 A，R1 4 ，R2 1 ，R3 5 ，R4 3 ，试用叠加原理求通过理想电压源的电流 I5 和理想电流源两端的电压 U6。解US+_ISR1R2R3R4I1I2I4I3I5U6+_I5=3.2